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Évaluation des inondations par la méthode hydraulique

Les analyses dites hydrauliques, sont des approches physico-mathématiques probabilistes. Elles consistent à simuler les conditions d’écoulement pour une crue d’occurrence donnée par modélisation mathématique sur la base d’éléments topographiques, de paramètres physiques et de données hydrologiques

1. Consistance d’une analyse hydraulique

L’analyse hydraulique consiste après avoir défini la crue de projet en fonction de l’objectif visé, en termes de débit associé à une probabilité d’occurrence par une approche hydrologique – non développée ici :

  • À recueillir les éléments topographiques nécessaires et à créer un modèle numérique de terrain (MNT). La précision de la topographie sera un élément important de la précision finale ;
  • À réaliser un modèle mathématique simulant l’inondation en fonction de la crue de projet et du MNT ;
  • À “caler” ce modèle en fonction des éléments historiques connus (relevé des crues passées). Pour ce faire on injecte dans le modèle les éléments correspondant à la crue historique et on règle les différents paramètres, notamment de rugosité du sol, pour représenter au plus près la crue historique considérée. Ce calage est également un élément important de la précision finale ;
  • Enfin, une fois le modèle calé, à réaliser les phases de calcul en fonction de la crue de projet, à réaliser la cartographie d’inondabilité et bien sûr à rédiger le rapport d’étude.

2. Application à la partie amont de la basse Durance

Cette étude, pilotée par la DREAL-PACA (ex-DIREN) a été réalisée par la Société du Canal de Provence (SCPid) dans le cadre de l’élaboration du plan de prévention des risques d’inondation (PPRi) de la basse Durance prescrit en 2002. La partie étudiée s’étend sur 40 km environ de Saint-Paul-Lez-Durance à Mallemort.

La Durance étant une des rivières majeures de la région, de nombreux éléments d’études sont disponibles. Parmi ceux-ci, la topographie, le relevé des ouvrages de protection, le relevé de la crue de 1994 et les hydrogrammes de la crue de 1886.

Ce cours d’eau est fortement anthropisé. Il possède un réseau de plus de 80 digues ou épis construits majoritairement à la fin du 19e siècle auquel sont venus se rajouter d’autres ouvrages exhaussés tels que les routes voies ferrées et canaux. L’une des difficultés majeures a consisté à élaborer les scénarios de rupture d’ouvrage les plus probables.

Le cahier des charges prévoyait la modélisation en configuration géométrique existante notamment au niveau des ouvrages. Les crues de projet étaient situées dans une gamme de débit compris entre 3 000 et 7 500 m3/s, 5 000m3/s étant considéré comme le débit de la crue centennale.

Le modèle utilisé est un modèle à deux dimensions (2D) qui permet un calcul précis en de très nombreux points dont la densité varie en fonction de la complexité supposée des écoulements et des enjeux présents. Ce type de maillage présente l’avantage de s’adapter aux accidents topographiques intervenant dans la propagation des écoulements. Le logiciel utilisé permet de simuler les ruptures d’ouvrages afin de représenter de manière réaliste la propagation de l’inondation et de déterminer les zones menacées en cas de brèche dans les ouvrages. Les simulations réalisées permettent de calculer en tout point la hauteur et la vitesse de l’eau.

Cette étude a permis d’établir une cartographie de l’aléa inondation (cf ci-dessus) destinée à élaborer le PPRi de la basse Durance, mais également de mieux cerner la problématique des écoulements dans des secteurs complexes notamment situés à proximité immédiate des ouvrages.

3. Application à un tronçon de l’Ouvèze

Dans cette étude, réalisée par CAREX Environnement en 2004 à la demande du CETE Méditerranée, quatre grandes étapes successives dans l’analyse ont été définies :

  • cartographie hydrogéomorphologique ;
  • interprétation morpho-dynamique synthétique ;
  • modélisation morpho-topographique ;
  • modélisation hydraulique simplifiée.

L’objectif de cette étude était de travailler sur une méthode Intégrant à la fois l’approche historique, hydrogéomorphologique et hydraulique, et conçue comme une méthode de diagnostic du risque inondation “semi quantitative permettant d’affecter à des unités géomorphologiques homogènes des valeurs approchées des principaux paramètres caractérisant le fonctionnement hydraulique du milieu alluvial”.

Ainsi, concernant la modélisation hydraulique simplifiée, l’utilisation de logiciels filaires monodimensionnels a permis à partir de la topographie simplifiée de déterminer le débit qui engendre une ligne d’eau comprise entre les points les plus hauts du lit majeur et les points les plus bas de la terrasse,et par la suite d’obtenir les paramètres hauteur-vitesse de l’eau pour chaque unité géomorphologique.

En résumé, il s’agissait ici, à partir d’une analyse géomorphologique très poussée et d’une topographie simplifiée, d’obtenir des ordres de grandeurs quantitatifs des paramètres hydrauliques caractérisant le fonctionnement des unités géomorphologiques lors des très grandes crues.

 

Références :

  • SCPid : Elaboration Plan de Prévention des Risques d'Inondation (PPRi) de la Basse Durance (prescrit en 2002)
  • CAREX environnement (2003) - Application de la méthode intégrée à un tronçon de l'Ouvèze. Rapport de synthèse. 02-149